中國(guó)天眼（FAST）是目前世界上最大的射電天文望遠(yuǎn)鏡。作為國(guó)家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施，是觀天巨目、國(guó)之重器，實(shí)現(xiàn)了我國(guó)在前沿科學(xué)領(lǐng)域的一項(xiàng)重大原創(chuàng)突破。中國(guó)天眼已在多個(gè)研究方向產(chǎn)出科學(xué)成果，深化著人類對(duì)宇宙的認(rèn)知。自2016年9月落成并啟用以來(lái)，科學(xué)家通過(guò)中國(guó)天眼發(fā)現(xiàn)的脈沖星已經(jīng)超過(guò)660顆，這個(gè)數(shù)量是同一時(shí)期、國(guó)際上所有射電望遠(yuǎn)鏡發(fā)現(xiàn)脈沖星總數(shù)的5倍以上。年觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)超5300小時(shí)，中國(guó)天眼——這一全球最大、最靈敏的射電望遠(yuǎn)鏡幫助科學(xué)家在天文學(xué)領(lǐng)域取得了一系列研究成果，拓展了人類觀察宇宙的視野，成為中國(guó)科技自立自強(qiáng)的代表性工程。

| 中國(guó)天眼

500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope，F(xiàn)AST），位于中國(guó)貴州省黔南布依族苗族自治州境內(nèi)，是國(guó)家“十一五”重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。中國(guó)天眼是建立在一張世界上跨度最大、精確度最高且結(jié)構(gòu)和工作方式都非常特殊的蜘蛛網(wǎng)上，這張借助50根鋼柱、670條鋼索和2225根下拉索，上面覆蓋了4450面反射鏡的大型蜘蛛網(wǎng)會(huì)因牽引器施加于自身的拉力而變形，倘若配合頂部的接收機(jī)共同活動(dòng)，中國(guó)天眼就能有效觀測(cè)太空中不同區(qū)域中的電磁波信號(hào)，這也就是中國(guó)天眼的觀測(cè)敏感度和數(shù)據(jù)接收能力比其他國(guó)家的同類產(chǎn)品更為強(qiáng)大的原因。

【資料圖】

| 中國(guó)天眼的科技創(chuàng)新

1、創(chuàng)建了超大型射電望遠(yuǎn)鏡的新系統(tǒng)，即主動(dòng)反射面、饋源支撐等系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了500米的口徑反射面主動(dòng)變位和饋源艙高精度定位，是射電望遠(yuǎn)鏡建造技術(shù)的重大突破。

2、提出了適應(yīng)山區(qū)復(fù)雜地形的圈梁支承形式，發(fā)明了索網(wǎng)形態(tài)分析的目標(biāo)位形初應(yīng)變補(bǔ)償法，研究了主動(dòng)變位的索網(wǎng)疲勞性能，實(shí)現(xiàn)了大尺度、超高精度及主動(dòng)變位等創(chuàng)新性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3、研制了500兆帕超高應(yīng)力幅及毫米級(jí)精度的結(jié)構(gòu)鋼索，發(fā)明了多種大跨度、高精度施工法，突破了現(xiàn)場(chǎng)極其苛刻的復(fù)雜場(chǎng)地限制，實(shí)現(xiàn)了建設(shè)完成跨度極大、精度極高的望遠(yuǎn)鏡主體結(jié)構(gòu)。

4、發(fā)明了大尺度、高精度、高動(dòng)態(tài)測(cè)量控制與安全評(píng)估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了提供反射面高精度位置信息和全天候、高精度、大尺度高采樣率的饋源支撐動(dòng)態(tài)測(cè)量。

5、在管理創(chuàng)新方面，采用了全過(guò)程工程咨詢模式，開創(chuàng)了“十字形”交叉管理系統(tǒng)和“五維一體”的項(xiàng)目管理方式，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能、綠色、環(huán)保等管理體系的有機(jī)融合，開啟了大科學(xué)工程建設(shè)管理的新模式。

| 中國(guó)天眼的突出貢獻(xiàn)

中國(guó)天眼自建成后，在快速射電暴起源與物理機(jī)制、中性氫宇宙研究、脈沖星搜尋與物理研究、脈沖星測(cè)時(shí)與低頻引力波探測(cè)等方向持續(xù)產(chǎn)出成果。近期宇宙中最大原子氣體結(jié)構(gòu)的新發(fā)現(xiàn)，就是由中國(guó)科學(xué)家通過(guò)中國(guó)天眼觀測(cè)到的，相關(guān)成果已在學(xué)術(shù)期刊《自然》上發(fā)表。中國(guó)天眼能夠探測(cè)到遠(yuǎn)離星系中心的極其稀薄的彌散原子氣體所發(fā)出的暗弱輻射，這為研究宇宙中天體的起源打開了一個(gè)嶄新的窗口。

觀測(cè)宇宙中的氣體是天體物理領(lǐng)域一個(gè)非常重要的研究課題，而宇宙中所有天體的起源都離不開原子氣體。據(jù)介紹，星系的主要演化過(guò)程就是不斷從宇宙空間吸收原子氣體，然后將其轉(zhuǎn)化為恒星的過(guò)程。

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)對(duì)研究星系及其氣體在宇宙中的演化提出了挑戰(zhàn)。現(xiàn)有理論很難解釋為什么在如此漫長(zhǎng)的時(shí)間里，這些稀薄的原子氣體仍沒(méi)有被宇宙空間中的紫外背景輻射電離。這項(xiàng)觀測(cè)成果預(yù)示著，宇宙中可能存在大尺度的低密度原子氣體結(jié)構(gòu)。

| 尖端領(lǐng)域的中國(guó)力量

在中國(guó)天眼產(chǎn)生的諸多科學(xué)成果中，快速射電暴是最新也是最熱的領(lǐng)域之一。在廣袤的宇宙中，經(jīng)常出現(xiàn)短暫而猛烈的無(wú)線電波爆發(fā)，持續(xù)時(shí)間通常僅有幾毫秒，卻能夠釋放出相當(dāng)于地球上幾百億年發(fā)電量的巨大能量。2007年，天文學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)了這樣的毫秒電波——快速射電暴。迄今為止，天文學(xué)家已經(jīng)觀測(cè)到了幾百例快速射電暴，并通過(guò)周邊環(huán)境的復(fù)雜程度推測(cè)其所處的演化階段。

目前，科學(xué)家對(duì)快速射電暴的物理起源、周圍環(huán)境、中心機(jī)制等尚不明晰，也缺乏對(duì)其核心區(qū)物理參數(shù)的直接觀測(cè)資料。日前，中國(guó)科學(xué)家利用中國(guó)天眼對(duì)一例位于銀河系外的快速射電暴開展了深度觀測(cè)，首次探測(cè)到距離快速射電暴中心僅1個(gè)天文單位（即太陽(yáng)到地球的距離）的周邊環(huán)境的磁場(chǎng)變化。此項(xiàng)研究中，研究團(tuán)隊(duì)對(duì)位于銀河系外的快速射電暴FRB20201124A進(jìn)行了長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，在54天共計(jì)82小時(shí)時(shí)間內(nèi)，觀測(cè)到了1863個(gè)爆發(fā)脈沖信號(hào)，基于這一迄今為止最大的快速射電暴偏振觀測(cè)樣本取得了若干重要發(fā)現(xiàn)。團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)一步研究，期待找到?jīng)Q定快速射電暴核心物理過(guò)程和能源機(jī)制的直接觀測(cè)證據(jù)，早日揭示這一神秘宇宙現(xiàn)象的物理起源。

| 應(yīng)用價(jià)值

1、帶動(dòng)自主產(chǎn)業(yè)

500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)涉及了眾多高科技領(lǐng)域，如天線制造、高精度定位與測(cè)量、高品質(zhì)無(wú)線電接收機(jī)、傳感器網(wǎng)絡(luò)及智能信息處理、超寬帶信息傳輸、大量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等。FAST關(guān)鍵技術(shù)成果可應(yīng)用于諸多相關(guān)領(lǐng)域，如大尺度結(jié)構(gòu)工程、公里范圍高精度動(dòng)態(tài)測(cè)量、大型工業(yè)機(jī)器人研制以及多波束雷達(dá)裝置等。500米口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)將對(duì)中國(guó)制造技術(shù)向信息化、極限化和綠色化的方向發(fā)展產(chǎn)生影響。

2、為國(guó)家安全做貢獻(xiàn)

把中國(guó)空間測(cè)控能力由地球同步軌道延伸至太陽(yáng)系外緣，將深空通訊數(shù)據(jù)下行速率提高幾十倍，成為國(guó)際上最精確的脈沖星計(jì)時(shí)陣，為自主導(dǎo)航這一前瞻性研究制作脈沖星鐘。進(jìn)行高分辨率微波巡視，以1赫茲的分辨率診斷識(shí)別微弱的空間訊號(hào)，作為被動(dòng)戰(zhàn)略雷達(dá)為國(guó)家安全服務(wù)?？勺鳛椤白游绻こ獭钡姆窍喔缮⑸淅走_(dá)接收系統(tǒng)，提供高分辨率和觀測(cè)效率；跟蹤探測(cè)日冕物質(zhì)拋射事件，服務(wù)于太空天氣預(yù)報(bào)。

3、探索宇宙

中國(guó)天眼作為一個(gè)多學(xué)科基礎(chǔ)研究平臺(tái)，有能力將中性氫觀測(cè)延伸至宇宙邊緣，觀測(cè)暗物質(zhì)和暗能量，尋找第一代天體。能研究極端狀態(tài)下的物質(zhì)結(jié)構(gòu)與物理規(guī)律；有希望發(fā)現(xiàn)奇異星和夸克星物質(zhì)；發(fā)現(xiàn)中子星——黑洞雙星，無(wú)需依賴模型精確測(cè)定黑洞質(zhì)量；通過(guò)精確測(cè)定脈沖星到達(dá)時(shí)間來(lái)檢測(cè)引力波；用于搜尋識(shí)別可能的星際通訊信號(hào)，尋找地外文明等等。

（圖片來(lái)源于網(wǎng)絡(luò)）作者 | 顧俊哲計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)碩士，畢業(yè)后從事網(wǎng)絡(luò)信息收集與整理工作，關(guān)注大眾科普知識(shí)，探索前沿科技。

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